Dostupne teme završnih radova

Dostupne teme završnih radova

Obavezno pročitati: kratke upute i pravila

Za sve studentice i studente koje zanimaju dosad napravljeni završni radovi u CRTA-i, radove mogu pogledati ovdje. Svi završni radovi napravljeni u sklopu starog laboratorija obranjeni su prije 2021. godine. Svi radovi od 2021. i 2022. godine napravljeni su u i implementirani u CRTA-i. Od studentica i studenata koji odaberu temu završnog rada očekuje se aktivan angažman te odgovoran rad na zadanoj temi. Svim studentima koji odaberu završni rad na jednu od dolje ponuđenih tema bit će osigurana sva potrebna oprema, te radna mjesta i (dijeljeno) računalo u laboratoriju i/ili praktikumima. Ukoliko završni rad uključuje i eksperimentalan dio, studentima će biti omogućen rad u pripadajućem laboratoriju u kojem će se izvoditi eksperimenti: Laboratorij za autonomne sustave, Laboratorij za medicinsku robotiku ili Laboratorij za računalnu inteligenciju. Uz rad u laboratorijima svim studentima su na raspolaganju i dva praktikuma čiji raspored zauzeća je moguće vidjeti ovdje. Prilikom rada u laboratorijima i praktikumima studentice i studenti se moraju pridržavati svih pravila ponašanja te pravila korištenja računalne, laboratorijske i ostale opreme. Nakon rada radna mjesta u CRTA-i potrebno je uvijek ostaviti čista i uredna.

Uz laboratorije i laboratorijsku opremu, u studentskom dijelu CRTA-e studentima su na raspolaganju 3D printeri, razni studentski alat u i oprema koji su nužni za veći broj tema koje uključuju i praktični eksperimentalni rad.

Za rad sa studentskim i ostalim alatom zadužen je istraživač Luka Rabuzin te će vas Luka uputiti u sva pravila kad počnete raditi na svojoj temi.

Vezano uz neka općenita pitanja i iskustva studenata uvijek se možete javiti našim trenutnim studentima, diplomantima ili demosima.

Pisanje i predaja završnog rada

Završni rad potrebno je pisati u skladu sa službenim uputama i predlošku završnog rada koji se nalaze ovdje. Prije pisanja završnog rada potrebno je detaljno proučiti sve materijale te se za bilo kakva pitanja javiti mentoru ili komentoru.

Prije početka pisanja završnog rada predlaže se usuglasiti strukturu rada s mentorom ili komentorom. S obzirom na odabran termin predaje završnog rada, cjelovito napisani završni rad potrebno je predati mentoru ili komentoru na čitanje (word i pdf verzije) mailom najmanje 7 dana prije službenog roka za predaju. Završni rad poslan na čitanje mora biti kompletan i pravopisno ispravan (obavezno napraviti provjeru na ispravi.me).

Popis dostupnih tema završnih radova

• Robotski sustavi za ispitivanje cjevovoda
• Upravljanje industrijskim robotom pomoću RoboDK programskog paketa
• Simulacija robota penjača u Gazebo simulatoru
• Primjena RFID-a na transportnom sustavu
• Primjena mekanih hvataljki za manipulaciju predmetima
• Primjena robotskog 2D vida u industrijskoj robotici
• Integracija robotskog operativnog sustava (ROS) na mobilnom robotu FESTO Robotino
• Primjena robotskog operativnog sustava (ROS2) na mobilnom robotu u Gazebo virtualnom okruženju
• 3D mapiranje zatvorenog prostora primjenom drona u Gazebo simulatoru
• Integracija robotskog operativnog sustava (ROS) na mobilnom robotu Waypoint Robotics VECTOR
• Integracija robotskog operativnog sustava u IsaacSim virtualnom okruženju
• Korisničko sučelje za nadzor i upravljanje industrijskim robotskim sustavom

Ukoliko vas zanima neko područje ili tema koja nije predložena slobodno možete predložiti vlastite teme, ideje i projekte nekome od zaposlenika u CRTA-i te potom prijedlog vaše teme možete dogovoriti s potencijalnim mentorom i/ili komentorom i suradnicima na temi. Za bilo kakva druga pitanja slobodno se možete javiti mailom nastavniku zaduženom za pojedinu temu ili doći u vrijeme konzultacija.

Detaljan opis dostupnih tema

Robotski sustavi za ispitivanje cjevovoda

Prehrambena, procesna te mnoge druge grane industrije koriste različite vrste cjevovoda za transport bezobličnih tvari kao što su plinovi, tekućine, praškovi i sl. S obzirom na tip sirovine koja se transportira cjevovodima dolazi do kontaminacije unutrašnje stijenke cjevovoda te je cjevovode potrebno čistiti prema definiranom planu čišćenja i održavanja. Proces čišćenja može biti ručni, mehanizirani ili automatizirani/robotizirani. Proces čišćenja je dugotrajan i skup te u pravilu zahtjeva angažman ljudi. Iz tog razloga aktivno se razvijaju robotski sustavi koji imaju mogućnost kretanja kroz teško dostupne cjevovode i izvršavanja korisnih zadataka.

U sklopu ovog rada potrebno je proučiti dostupnu znanstvenu i stručnu literaturu  pretraživanjem baza kao što su Scopus, IEEE, Google Scholar i dostupnih patentnih baza. Potrebno je napraviti analizu postojećih robotskih rješenja za kretanje kroz cjevovode unutarnjeg promjera u rasponu od 70 do 150 mm. Za zadanu imitaciju cjevovoda duljine 40m te unutarnjeg promjera 90 mm potrebno je predložiti konceptualno rješenje mobilnog robota koristeći postojeća i/ili vlastita tehnička rješenja.

Prilikom konceptualne razrade robota potrebno je koristiti čim više standardnih mehaničkih, elektromehaničkih, pogonskih, energetskih, senzorskih i upravljačkih komponenata.

Sve dovoljno detaljirane komponente koncepta mobilnog robota moguće je izraditi tehnologijom 3D printa u CRTA-i.

Za više detalja o ovoj temi javiti se doc. dr. sc. Marku Švaci.

Upravljanje industrijskim robotom pomoću RoboDK programskog paketa

Komercijalni simulatori industrijskih robota često su vrlo kompleksni i skupi programski alati koji se koriste za provjeru rada industrijskih robota prije puštanja u rad. Danas su razvijeni i dostupni različiti besplatni simulatori industrijskih robota. Jedan od takvih programskih alata za simulaciju rada industrijskih robota je RoboDK koji je proizašao kao rezultat istraživačke grupe iz Kanade. U sklopu ovog rada potrebno je detaljno proučiti mogućnosti RoboDK, ispitati ih u više virtualnih scenarija te opisati glavna ograničenja i mogućnosti programskog alata. Također u radu je potrebno:

• Demonstrirati primjene kao što su praćenje 2D krivulja i kompleksnih 3D oblika izrađenih u tehnologiji 3D printanja ili drugom tehnologijom u simulaciji i na stvarnom robotu,
• Za odabrani industrijski robot ostvariti upravljanje stvarnim robotom u laboratoriju koristeći napisane programe u RoboDK,
• Virtualni radni prostor robota i predložene primjene oblikovane i simulirane u RoboDK potrebno je izvesti na mobilnom postolju u laboratoriju s ciljem izvođenja simulacijskih programa na industrijskim robotima u laboratoriju.

Za razvijene aplikacije potrebno je oblikovati i izraditi sve potrebne robotske alate i druge konstrukcijske elemente. Rad je potrebno validirati na opremi u Laboratoriju za autonomne sustave.

Za više detalja o ovoj temi javiti se doc. dr. sc. Marku Švaci.

Simulacija robota penjača u Gazebo simulatoru

U sklopu završnog rada potrebno je gotovi CAD model robota učitati u Gazebo simulator, te definirati međusobne relacije pogonskih, zakretnih i potisnih motora.  U sklopu rada potrebno je:

• u Gazebo simulator učitati CAD model te definirati sve odnose pokretnih dijelova robota, momente inercije svih pokretnih dijelova te faktor trenja podloge i kotača,
• implementirati tablicu ovisnosti potisne sile i brzine vrtnje potisnih BLDC motora,
• upravljati svim varijablama stanja (kut zakreta svakog kotača, brzina vrtnje svakog kotača i brzina vrtnje potisnih motora) pomoću ROS-a,
• pronaći adekvatan viadukt za simuliranje ponašanja robota, implementirati CAD model za isti u Gazebo simulator te simulirati kretanje robota po istom,
• simulirati kretanje robota po viaduktu u Gazebo simulatoru pomoću ROS-a.

Za više detalja o ovoj temi javiti se doc. dr. sc. Marku Švaci i doktorandu Branimiru Ćaranu.

Primjena RFID-a na transportnom sustavu

Nosači predmeta na transportnim sustavima koriste se u mnogim različitim proizvodnim procesima. Nosači drže predmeta u položaju tijekom transporta, proizvodnje i pregleda. Obično se dodjeljuju određenim predmeta. Stoga je moguće koristiti nosače za njihovu identifikaciju i praćenje koraka procesa. Radne komade potrebno je identificirati automatski i bez grešaka pomoću nosača. Ova identifikacija mora biti moguća na različitim točkama u postrojenju za decentraliziranu kontrolu slijeda procesa. Pojedinačni koraci proizvodnje moraju biti međusobno usklađeni. Istodobno, cilj je stvoriti uvjete za potpunu sljedivost pojedinih koraka. Rješenje je primjena RFID oznaku na prikladnom mjestu, na primjer, na donjoj strani nosača. RFID glave za čitanje/pisanje montirane su na relevantnim procesnim stanicama. RFID sustav osigurava sigurnu identifikaciju nosača. Budući da se RFID oznaka može napisati, njen skup podataka može se na svakoj postaji dopuniti informacijama o izvedenim koracima procesa. Te se informacije mogu koristiti za upravljanje skretnicama ili za pokretanje specifičnih proizvodnih procesa. Oznake također mogu pohraniti podatke o kvaliteti. U sklopu rada potrebno je primjeniti SIMATIC RF300 RFID system PROFINET na transportnom sustavu u laboratoriju.

Za više detalja o ovoj temi javiti se dr. sc. Bojanu Šekoranji.

Primjena mekanih hvataljki za manipulaciju predmetima

Mekane hvataljke (eng. soft grippers) svoju primjenu u robotici pronalaze prilikom rukovanja osjetljivih predmeta. Prednost mekanih hvataljki je u tome što se svojim oblikom ili drugim značajkama mogu prilagoditi različitim predmetima. S ciljem ispitivanja mogućnosti različitih mekanih hvataljki u ovom radu potrebno je napraviti:

• detaljan pregled i analizu mekanih hvataljki koje se koriste u industriji,
• na postojećem robotu u laboratoriju za autonomne sustave potrebno je validirati rad najmanje tri dostupne mekane hvataljke (mGrip^TM , piSOFTGRIP® i FlexShapeGripper),
• predložiti, oblikovati i izraditi eksperimentalan postav i scenarij rukovanja najmanje pet raznovrsnih predmeta pomoću odabranog robota koristeći tri različite mekane hvataljke,
• kodirati robotske alate i omogućiti automatsku izmjenu mekanih hvataljki koristeći standardni izmjenjivač alata dostupan u laboratoriju.

Za razvijenu primjenu robota potrebno je oblikovati i izraditi (3D print, modularni aluminijski profili i sl.) sve potrebne robotske alate, prirubnice, nosače i druge konstrukcijske elemente. Rad je potrebno validirati na opremi u Laboratoriju za autonomne sustave.

Za više detalja o ovoj temi javiti se doc. dr. sc. Marku Švaci.

Primjena robotskog 2D vida u industrijskoj robotici

Percepcija okoline industrijskog robota temelj je za inteligentno djelovanje robota te njegovu primjenu u nestrukturiranoj i neuređenoj radnoj okolini. Osnovni sustavi robotske percepcije temelje se na 2D vizijskim sustavima i algoritmima strojnog vida za obradu digitalne slike.  Integrirani algoritmi strojnog vida omogućavaju izravnu obradu slike s vizijskog sustava na upravljačkom računalu robota. Takav pristup ima prednost utoliko što nema komunikacije s vanjskim uređajem niti potrebe za razvojem ili primjenom komunikacijskih protokola između robota i sustava strojnog vida (vizijski sustav). Industrijski roboti proizvođača FANUC koriste vlastite algoritme strojnog vida integrirane u sklopu softverskih opcija iRVision. U sklopu ovog rada na postojećem FANUC robotu u laboratoriju za autonomne sustave potrebno je napraviti sljedeće:

• odabrati ili izraditi (npr. tehnologijom 3D printanja) najmanje pet različitih predmeta rada koji će se koristiti u daljnjim procesima lokalizacije, detekcije, kontrole kvalitete ili mjerenja pomoću integriranog sustava za računalni vid iRVision,
• opisati i primijeniti postojeće alate za predprocesiranje slike,
• opisati i primijeniti računalne alate za traženje oblika, bloba, linije i kružnice,
• opisati i primijeniti alate za inspekciju, mjerenje i računanje,
• primijeniti ugniježđene alate za obradu slike,
• za sve gore navedene primjene ispitati mogućnosti primjene 2D računalnog vida u programskom paketu Roboguide.

Rad je potrebno validirati na opremi u Laboratoriju za autonomne sustave i u simulaciji u sklopu programskog paketa Roboguide. Demonstracija na opremi u laboratoriju treba biti omogućena u automatskom režimu rada putem proizvoljnog korisničkog sučelja.

Za više detalja o ovoj temi javiti se doc. dr. sc. Marku Švaci.

Integracija robotskog operativnog sustava (ROS) na mobilnom robotu FESTO Robotino

Zadatak ovog rada je razviti upravljanje mobilnim robotom FESTO Robotino primjenom robotskog operativnog sustava (ROS). Upravljanje robotom pomoću robotskog operativnog sustava pruža korisniku okolinu za razvoj modularne upravljačke programske podrške, komunikacijsku infrastrukturu koja povezuje programske komponente te otvorenu biblioteku implementiranih algoritama. ROS omogućuje primjenu već razvijenih algoritama na bilo kojem robotu uz manje prilagodbe iz razloga što se unutar ROS-a koristi standard za razmjenu poruka koji je strogo definiran i mora se poštivati. U sklopu rada potrebno je:

• odabrati računalo (npr. NVIDIA Jetson Nano, Xavier…itd.) koje će komunicirati s mobilnim robotom i imati ROS instaliran na sebi,
• proučiti i implementirati čvor (program) koji služi za komunikaciju i izmjenu informacija s robotom. Program mora slati mobilnom robotu brzine, a od robota čitati vrijednosti sa senzora (enkoderi, senzori udaljenosti itd.),
• integrirati 2D LIDAR na robota te primjenom daljinskog upravljanja mapirati CRTA-u,
• proučiti i odabrati jedan od postojećih algoritama lokalizacije mobilnih robota,
• integrirati algoritam navigiranja na način da je robot u mogućnosti se samostalno navigirati iz laboratorija za računalnu inteligenciju u laboratorij za autonomne sustave u CRTA-i.

Za više detalja o ovoj temi javiti se doc. dr. sc. Marku Švaci i doktorandu Branimiru Ćaranu.

Primjena robotskog operativnog sustava (ROS2) na mobilnom robotu u Gazebo virtualnom okruženju

Robotski operativni sustav (ROS) je okruženje koje je iznimno zastupljeno u akademskoj zajednici robotičara. U posljednjih nekoliko godina sve je veća prisutnost ROS okruženja i u industrije te se stoga javila potreba za unapređenjem istog. Kako je ROS razvijen kao okruženje za znanstvenike i stoga nije dovoljno robustan, zajednica je počela razvijati ROS2. ROS2 je druga inačica ROS-a koja je razvijana s ciljem bolje i robusnije implementacije u industriji mobilnih i industrijskih robota. Glavni naglasak u ROS2 okruženju je izvedba u realnom vremenu, robusnost i sigurnost sustava.
U sklopu ovog rada potrebno je:

• detaljno istražiti ROS2, njegove mogućnosti i primjenu te ga usporediti s ROS-om,
• istražiti i implementirati algoritme razvijene za ROS u ROS2 okruženju,
• u Gazebo simulatoru izgraditi što detaljnije virtualno okruženje Laboratorija za računalnu ,inteligenciju u CRTA-i,
• primjenom ROS2 okruženja dodati mobilnog robota u Gazebo simulator i osposobiti mogućnost upravljanja istim,
• implementirati postojeće algoritme za mapiranje i lokalizaciju mobilnog robota.

Za više detalja o ovoj temi javiti se doc. dr. sc. Marku Švaci i doktorandu Branimiru Ćaranu.

3D mapiranje zatvorenog prostora primjenom drona u Gazebo simulatoru

Zračna robotika postaje sve veći predmet istraživanja i primjene, kako u znanosti tako i u industriji. Sposobnost slobodnog gibanja u prostoru daje mogućnost da se dronovima mapiraju teško dostupna mjesta gdje klasični mobilni roboti nemaju pristup. Primjena dronova, zajedno s robotskim operativnim sustavom (ROS) i Gazebo simulatorom nudi mogućnosti primjene gotovih i robusnih algoritama mapiranja te njihovo testiranje u virtualnim simulatorima prije puštanja pravih dronova u rad. U sklopu ovog rada je potrebno:

• detaljno proučiti tržite gotovih dronova, istraživačkih i komercijalnih
• u Gazebo simulatoru stvoriti virtualno okruženje Laboratorija za računalnu inteligecniju
• odabrati virtualnog te ga implementirati u Gazebo okruženje te ostvariti komunikaciju iz ROS-a s istim
• primijeniti odabranog drona za mapiranje virtualnog prostora u Gazebo simulatoru

Za više detalja o ovoj temi javiti se doc. dr. sc. Marku Švaci i doktorandu Branimiru Ćaranu.

Integracija robotskog operativnog sustava (ROS) na mobilnom robotu Waypoint Robotics VECTOR

Waypoint Robotics VECTOR je mobilni robot s četiri švedska kotača pod 45 stupnjeva (mecanum). Upravljanje robotom se odvija preko web servisa gdje se spaja na IP adresu robota te mu se zadaju zadaci poput mapiranja, lokalizacije, navigacije te rješavanja misija. Zbog nepraktičnosti takve primjene i želje da se u skoroj budućnosti napravi integracija robotske ruke na robota zadatak ovog završnog rada je:

• ostvaraiti komunikaciju s robotom primjenom rosbridge čvora u ROS-u,
• omogućiti slanje naredbi za brzine i čitanje stanja senzora u ROS-u,
• implementirati algoritme za mapiranje i lokalizaciju,
• implementirati algoritam za navigiranje robota u mapiranom prostoru,
• pripremiti sustav za integraciju robotske ruke.

Za više detalja o ovoj temi javiti se doc. dr. sc. Marku Švaci i doktorandu Branimiru Ćaranu.

Integracija robotskog operativnog sustava u IsaacSim virtualnom okruženju

NVIDIA Isaac Sim, koju pokreće Omniverse, skalabilna je aplikacija za simulaciju robotike i alat za generiranje umjetnih podataka koji pokreće fotorealistična, fizički precizna virtualna okruženja za razvoj, testiranje i upravljanje robotima temeljenima na umjetnoj inteligenciji. Isaac Sim sadrži mogućnost integracije robotskog operativnog sustava (ROS) za upravljanje robotima koji se kreiraju i simulatoru, stoga je zadatak ovog rada:

• detaljno proučiti i usporediti Isaac Sim i Gazebo simulaotore
• integrirati ROS na način da se iz ROS čvorova može upravljati mobilnim robotom
• u Isaac Sim simulatoru što realnije rekreirati Centar izvrsnosti za robotske tehnologije (CRTA)
• dodati mobilnog robota diferencijalne kinematike, sa svim potrebnim senzorima za mapiranje prostora
• integrirati algoritam mapiranja te ga testirati u Isaac Sim simulatoru

Za više detalja o ovoj temi javiti se doc. dr. sc. Marku Švaci i doktorandu Branimiru Ćaranu.

Korisničko sučelje za nadzor i upravljanje industrijskim robotskim sustavom

Primjena robota u industriji zahtjeva jasno definirane procedure za puštanje u rad te nadzor procesa rada robota. U industrijskim se pogonima često postavljaju upravljački i nadzorni grafički paneli koji olakšavaju praćenje trenutnog stanja procesa i proizvodnje, dobivanje potrebnih informacija iz procesa te za poništavanje grešaka, puštanje u pogon te upravljanje dostupnim procesnim parametrima. U laboratoriju za autonomne sustave nalazi se nekoliko FANUC industrijskih i kolaborativnih robota za koje je u sklopu ovog zadatka potrebno napraviti grafičko korisničko sučelje za nadzor i upravljanje. U radu je potrebno:

• napraviti tri različita sučelja za nadzor i upravljanje postojećim procesima paletizacije, primjene funkcija senzora sile te praćenje dijelova u pokretu na tri različita robota,
• korisnička sučelja trebaju prikazivati sve osnovne povratne informacije iz svakog od tri procesa na ekranu konzole za učenje (eng. teach pendant) svakog od tri robota,
• pomoću korisničkog sučelja treba se moći upravljati parametrima procesa kao što su: brzina izvođenja gibanja, brzina transportne trake, odabir funkcije primjene senzora sile, osnovni parametri paletizacije i drugi.

Kao pripremu za ovaj završni rad potrebno je proučiti završne radove od Jurice Cvetića i Domagoja Filara. U ta dva završna rada opisana je primjena funkcija senzora sile te praćenja dijelova u pokretu.

Za više detalja o ovoj temi javiti se doc. dr. sc. Marku Švaci.

Završne radove potrebno je pisati prema službenim uputama FSB-a. Sukladno pridržavanju formalnih pravila i naputaka, a ponajviše rada na završnom radu, samostalnosti i originalnosti formira se ocjena mentora i komentora. Uz pojedinačnu ocjenu završnog rada, prilikom prezentacije pred povjerenstvom dodjeljuje se ocjena iz prezentacije završnog rada.

Pozivamo sve studentice i studente da prouče pravila i naputke te da daju svoj maksimalan doprinos u izradi i prezentaciji svog završnog rada.